（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系學(xué)案.doc
《（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系學(xué)案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系學(xué)案.doc（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)原理 單擺在偏角θ＜5時(shí)，擺球的運(yùn)動(dòng)可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，用累積法測(cè)出n次全振動(dòng)的時(shí)間t，則算得T＝，同時(shí)量得懸點(diǎn)到小球上端和下端距離l1和l2，則單擺的擺長(zhǎng)l＝，然后用圖象法尋找周期T與擺長(zhǎng)l的定量關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及器材 帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、中心有小孔的金屬小球，不易伸長(zhǎng)的細(xì)線(約1米)、停表、毫米刻度尺和三角板。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.讓細(xì)線的一端穿過(guò)金屬小球的小孔，然后打一個(gè)比小孔大一些的線結(jié)，做成單擺。 2.把細(xì)線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記，如圖所示。 3.用毫米刻度尺量出懸點(diǎn)到小球上端和下端距離l1、l2，計(jì)算出擺長(zhǎng)l＝。 4.把單擺從平衡位置處拉開(kāi)一個(gè)很小的角度(不超過(guò)5)，然后放開(kāi)金屬小球，讓金屬小球擺動(dòng)，待擺動(dòng)平穩(wěn)后測(cè)出單擺完成30～50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，計(jì)算出金屬小球完成一次全振動(dòng)所用時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是單擺的振動(dòng)周期，即T＝(N為全振動(dòng)的次數(shù))，反復(fù)測(cè)3次，再計(jì)算出周期的平均值T＝。 5.改變擺長(zhǎng)、重做幾次實(shí)驗(yàn)。 6.用圖象法探究周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系。 四、數(shù)據(jù)處理 圖象法 由單擺周期公式不難推出：l＝T2，因此，分別測(cè)出一系列擺長(zhǎng)l對(duì)應(yīng)的周期T，作l－T2圖象，圖象應(yīng)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k＝，即可利用g＝4π2k求得重力加速度值。 注意事項(xiàng) 1.構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小，選用體積小、密度大的小球，擺角不超過(guò)5。 2.要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，不能形成圓錐擺，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。 3.用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)度l′，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計(jì)算出擺長(zhǎng)l＝l′＋r。 4.測(cè)周期的方法 (1)要從擺球過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。因?yàn)榇颂幩俣却?、?jì)時(shí)誤差小，而最高點(diǎn)速度小、計(jì)時(shí)誤差大。 (2)要測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算周期。如在擺球平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，以后每當(dāng)擺球從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)1次。 【例】 某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。 (1)他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖1所示。這樣做的目的是________(填字母代號(hào))。 圖1 A.保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變 B.可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確 C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié) D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng) (2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺量得懸點(diǎn)到擺球最低端和上端的長(zhǎng)度l1＝0.999 0 m，l2＝0.987 0 m，則單擺擺長(zhǎng)為_(kāi)_____m。 (3)下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1 m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過(guò)程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開(kāi)始，A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin 5＝0.087，sin 15＝0.26，這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是________(填字母代號(hào))。 解析 (1)在“探究影響單擺周期的因素”實(shí)驗(yàn)中，要使單擺在擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變，而且擺長(zhǎng)便于調(diào)節(jié)，故選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。 (2)擺長(zhǎng)l＝＝0.993 0 m。 (3)單擺振動(dòng)的擺角θ≤5，當(dāng)θ＝5時(shí)單擺振動(dòng)的振幅A＝lsin 5＝0.087 m＝8.7 cm，且為計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，在擺球擺至平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 答案 (1)AC (2)12.0 0.993 0 (3)A 1.有兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀北大和南大的物理實(shí)驗(yàn)室，各自利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長(zhǎng)L的關(guān)系”，他們通過(guò)校園網(wǎng)交換了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)繪制了T2－L圖象，如圖2甲所示。去北大的同學(xué)所測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖線是________(選填“A”或“B”)。另外，在南大做探究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了兩種單擺的振動(dòng)圖象(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長(zhǎng)之比＝________。 圖2 解析 由T＝2π 得，T2＝L，根據(jù)圖甲可知>，即gA下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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